改进的光纤布喇格光栅应变传感器理论模型

采用微扰法,从FBG受到应力产生应变以后模式场变化的角度,探讨了传输常数和有效折射率的变化,同时对FBG的应变灵敏度系数得出了更精确的结果.研究发现,在1 520 nm到1 610nm波长范围内,轴向应变灵敏度系数介于0.784 4到0.784 6之间,横向应变灵敏度系数介于0.706 5到0.706 7之间,波长漂移跟应变大小有很好的线性关系,波导效应引起的波长漂移是应变的二阶小量,数值很小,对于FBG受轴向应力的情形可以忽略.FBG中心波长漂移的应变灵敏度系数跟布喇格波长的应变灵敏度系数近似相等.     

基于双长周期光纤光栅边缘滤波的FBG冲击监测系统研究

从长周期光纤光栅(LPFG)透射光谱和光纤布拉格光栅(FBG)解调原理角度,详细研究了LPFG透射光谱的边缘滤波特性,设计了一种基于双长周期双边缘滤波的FBG冲击监测系统方案,对该方案进行了冲击信号监测验证,采用电涡流传感系统对其进行验证.结果表明该系统对冲击信号具有较好的响应度和精确度,实验结果符合结构监测领域对冲击响应监测的需要,具有广泛的应用前景.     

置入FBG传感器的CFRP加固RC梁在线监测技术研究

近年来，复合材料加固混凝土结构的健康监测已引起国际工程界的广泛关注．使用埋入式布拉格光栅（FBG）传感器可以实现对复合材料加固混凝土结构应变使用状态的远程实时监测．作者首先讨论了FBG传感器埋入碳纤维复合材料（CFRP）层间的界面传递特性，通过实验验证了固化于CFRP中的FBG传感器的应变传感特性．FBG传感器被埋入到用来加固钢筋混凝土（RC）梁的CFRP层间和梁内部受拉钢筋上，通过监测FBG光栅传感器波长的变化就会得到测点的应变值．实验结果表明，FBG传感器测量值与相同位置布设的传统电阻应变片测量值具有很好的一致性，同时测量值与有限元模拟值也十分一致．     

基于FBG传感技术循环荷载下的路堤模型试验

光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)作为一种新型的监测元件,具有精度高、抗干扰能力强和可实时监测等优点.为了研究在循环荷载作用下土工格栅加筋路堤的力学性能和筋材的变形特性,采用USTX-2000加载装置进行加载,利用FBG传感器进行筋材变形监测,在不同加筋层数和加筋间距等工况下对加筋路堤进行了模型试验.试验结果表明:在长期循环荷载作用下,土工格栅的应变在水平方向上呈现出由加载板正下方向两侧递减的规律,且沿筋长方向呈非线性分布;而在同一工况的竖直方向上,土工格栅的应变则随着路堤深度的增加而减小;加筋能够有效减小路堤的沉降量和坡面的法向变形,路堤内部的土压力也随着加筋显著增加.该试验证明了FBG新型传感技术在路堤边坡监测应用中的可行性和优越性.     

基于 FBG 传感技术循环荷载下的路堤模型试验

光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)作为一种新型的监测元件, 具有精度高、抗干扰能力强和可实时监测等优点. 为了研究在循环荷载作用下土工格栅加筋路堤的力学性能和筋材的变形特性, 采用 USTX-2000 加载装置进行加载, 利用 FBG 传感器进行筋材变形监测, 在不同加筋层数和加筋间距等工况下对加筋路堤进行了模型试验. 试验结果表明: 在长期循环荷载作用下, 土工格栅的应变在水平方向上呈现出由加载板正下方向两侧递减的规律, 且沿筋长方向呈非线性分布; 而在同一工况的竖直方向上, 土工格栅的应变则随着路堤深度的增加而减小; 加筋能够有效减小路堤的沉降量和坡面的法向变形, 路堤内部的土压力也随着加筋显著增加. 该试验证明了 FBG 新型传感技术在路堤边坡监测应用中的可行性和优越性.     

静荷载条件下碳纤维加固混凝土柱的耐久性分析

针对氯离子侵蚀环境下碳纤维加固钢筋混凝土结构耐久性的问题进行了实验研究,试验结果和理论分析表明.采用碳纤维加固混凝土短柱是可行的,加固后的混凝土短柱的耐久性指标都得到了不同程度的提高,但是不同的加固防护形式,对混凝土短柱的耐久性指标有较大的影响.与此同时,荷栽对混凝土短柱的耐久性性能也有一定影响,这主要是因为荷载的存在加剧了混凝土内部微裂缝的发展,同时对碳纤维加固层有一定的负面影响.图11,表2,参5.     

基于双折射光纤布拉格光栅的全光自动增益控制掺铒光纤放大器

报道了一种基于双折射光纤布拉格光栅(Hi-Bi FBG)的全光自动增益控制掺铒光纤放大器(EDFA).通过利用双折射光栅作为选频器件,在放大器中建立起了双波长的控制光.实验结果表明双波长控制光能够有效地钳制该放大器的增益.其在1545和1555 am处的增益被控制在±0.42和±0.52 dB范围内,同时对应的饱和输出功率分别达到了6.97和7.16 dBm.     

用于FBG传感器粘贴封装的Si_3N_4无机胶粘剂制备及性能

采用共混法,在Si3N4中掺入纳米SiO2、TiO2和SiC粒子,制备出适用于FBG传感器粘贴和封装的无机胶粘剂.用原子力显微镜(AFM)观察了胶粘剂的组团结构,用电子万能材料试验机测试了其力学性能,用光谱分析仪对上述胶粘剂封装的FBG温度、压力传感器的性能进行了测试.结果表明,该胶粘剂的最大抗拉强度为45.01 MPa,最大剪切强度为44.34 MPa,其浸水保持率大于89.8%.封装后的FBG温度、压力传感器可用于301.8℃、42 MPa油气水混合的使用环境.     

荷载与环境因素耦合作用下结构混凝土的耐久性与服役寿命

主要介绍了我国重大基础工程建设迅猛发展的大好形势,分析了国内外重大工程过早失效的典型事例及其对国民经济所带来的巨大损失,证明了提高重大基础工程的耐久性和服役寿命是建设中重中之重的重大举措.其中结构混凝土材料自身的耐久性是关键、是要害、也是核心.还论述了最大限度高效利用工业废渣来取代更多的水泥熟料是节能、节资、保护生态环境和走社会可持续发展的必由之路.重点讨论了如何预测结构混凝土和混凝土结构的耐久性和服役寿命,剖析了重大工程所处环境的多重性、复杂性及诸多损伤因素耦合的正负效应叠加及其交互作用,揭示了不同地区的工程均应综合考虑力学因素、环境因素及材料因素间的耦合作用及其加速工程损伤劣化的规律.为提高混凝土结构耐久性评价和寿命预测的安全性和可靠性,结合当今科研工作进行了分析.     

真实海水浸泡下FRP筋与海水海砂混凝土的粘结耐久性

在真实海水环境浸泡下对FRP筋与海水海砂混凝土（SWSSC）的界面粘结耐久性能进行了试验研究.试验变量包括FRP筋种类（GFRP筋、BFRP筋和SFCB筋）和浸泡时间（30 d、90 d、180 d和270 d）,通过中心拉拔试验对3种筋与SWSSC的界面粘结性能退化进行了对比分析;基于试验数据,对实际服役环境下3种筋的长期极限粘结强度退化进行了预测.结果表明：受海水长期浸泡和不同FRP筋制造工艺差异的影响,GFRP筋表面肋的磨损程度比BFRP筋和SFCB筋的小;BFRP筋和SFCB筋的粘结应力-滑移曲线的残余段波动逐渐减小;BFRP筋和SFCB筋的极限粘结强度退化快于GFRP筋.根据预测结果,给出了海洋环境、室外环境及室内环境下3种筋在设计服役年限所对应的极限粘结强度退化值.     

光纤Bragg光栅传感器在锚固工程中的应用

针对锚杆检测问题，提出了采用光纤Bragg光栅传感技术进行锚杆监测的新方案，详细介绍了光纤Bragg光栅锚杆监测系统的工作原理及主要构成，进行了工程现场与常规技术的对比实验，结果表明：光纤Bragg光栅传感器具有精度高、能测量绝对数值、抗干扰能力强、结构简单和长期稳定性好的优点，可以实现实时在线监测，具有极大的应用和发展前景。     

碳纤维增强复合材料黏结型锚固体系弯拉性能试验研究

为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）黏结型锚固体系的弯拉性能,对设计的锚固体系试件进行了10组轴向拉伸试验与12组弯拉试验。在锚固体系优化基础上研究了CFRP筋直径、弯曲半径改变下试件的极限承载力、破坏模式、锚固效率及CFRP筋荷载?应变关系。结果表明,锚固体系的弯拉承载力折减量系数随CFRP筋弯曲半径的增大而减小,CFRP筋直径越大试件承载力折减量系数越大,并且CFRP筋横向约束有利于弯拉极限承载力的提高。此外,CFRP筋荷载?应变曲线的非线性变化是试件失效前的典型特征。弯曲半径和CFRP筋直径的比值与锚固效率系数为线性关系,比值在2.4‰以下时试件的弯拉锚固效率系数小于80%,试件呈不均匀断裂和剪切的破坏形式。     

非等厚悬臂梁结构的光纤光栅压力和温度双参量传感器

由一种有机聚合物材料设计加工成的一种新型的悬臂梁结构,实现了温度和应力同时测量的传感方案．通过测量光栅（FBG）反射谱中的双峰峰值波长,达到温度与应力同时测量的目的．实验验证了该方案的可行性,且测量结果具有良好的线性,获得了光栅应力和温度响应系数,分别为0．07nm／N和0．0125nm／℃．     

预制CFRP筋增强条加固素石板受弯性能有限元分析

为研究预制碳纤维增强复合材料(CFRP)筋增强条加固石板受弯承载力的影响机理,并基于理论提出加固石板的受弯承载力计算公式,采用有限元程序对预制CFRP筋增强条加固石板受弯性能进行非线性数值模拟.在验证有限元模型可靠性的基础上,进一步开展参数分析,研究CFRP筋直径及配筋率、增强条宽度及厚度对预制CFRP筋增强条加固石板受弯承载力的影响规律.模拟结果表明:加固石板的极限承载力随CFRP筋配筋率的增大而增大,对开裂荷载的影响较小;开裂荷载随增强条宽度及厚度的增大而增大,对极限承载力的影响较小;有限元模型能模拟构件的开裂及破坏形态,且提出的计算公式能预测构件的开裂弯矩和极限弯矩.